JPS58222782A - Pwm変換器の制御装置 - Google Patents
Pwm変換器の制御装置Info
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- JPS58222782A JPS58222782A JP57105747A JP10574782A JPS58222782A JP S58222782 A JPS58222782 A JP S58222782A JP 57105747 A JP57105747 A JP 57105747A JP 10574782 A JP10574782 A JP 10574782A JP S58222782 A JPS58222782 A JP S58222782A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流電源電圧を直流電圧に変換するPWM変換
器の制御装置に関する。
器の制御装置に関する。
トランジスタやゲートターンオフサイリスタなどの自己
消弧素子をグレーツ結線したPWM変換器は周知のとこ
ろである。PWM変換器の交流入力端をリアクトルを介
して交流電源に接続し、交流電源電圧を基準にして交流
入力電圧の大きさと位相を瞬時制御すると入力電流の大
舊さと位相を制御できる。それ故、PWM変換器が交流
電源から供給される有効電力を任意に調節することがで
きる。有効電力はPWM変換器によって直流電力に変換
されるため、直流出力電圧(電流)を所望値に制御する
ことができることになる。
消弧素子をグレーツ結線したPWM変換器は周知のとこ
ろである。PWM変換器の交流入力端をリアクトルを介
して交流電源に接続し、交流電源電圧を基準にして交流
入力電圧の大きさと位相を瞬時制御すると入力電流の大
舊さと位相を制御できる。それ故、PWM変換器が交流
電源から供給される有効電力を任意に調節することがで
きる。有効電力はPWM変換器によって直流電力に変換
されるため、直流出力電圧(電流)を所望値に制御する
ことができることになる。
ところで、PWM変換器を構成する自己消弧素子にはそ
れぞれ帰還用のダイオードが逆並列接続されている。P
WM変換器のパルス幅変調制御を行うためには、直流出
力電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧より大きく
しなければならない。
れぞれ帰還用のダイオードが逆並列接続されている。P
WM変換器のパルス幅変調制御を行うためには、直流出
力電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧より大きく
しなければならない。
何故ならば、直流電圧が交流電源電圧のダイオード整流
電圧より低下すると、PWM変換器の帰還用ダイオード
によって直流成力が供給されるようになりパルス幅変調
制御が不能になるからである。
電圧より低下すると、PWM変換器の帰還用ダイオード
によって直流成力が供給されるようになりパルス幅変調
制御が不能になるからである。
一方、PWM変換器の直流側に接続される負荷によって
は直流電圧が交流電源′電圧のダイオード整流゛晟圧相
当あるいはそれ以下であることを要求される。負荷がイ
ンバータの場合、素子の電圧破壊を防止するために必要
となる。
は直流電圧が交流電源′電圧のダイオード整流゛晟圧相
当あるいはそれ以下であることを要求される。負荷がイ
ンバータの場合、素子の電圧破壊を防止するために必要
となる。
このように、PWM変換器を順変換器として用いた場合
、直流電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧相当に
することが強く要望されている。
、直流電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧相当に
することが強く要望されている。
本発明は上記点に対処して成されkもので、その目的と
するところはPWM変換器の直流側電圧を交流゛電源電
圧のダイオード整流゛電圧以下にできるPWM変換器の
制御装置を提供することにある。
するところはPWM変換器の直流側電圧を交流゛電源電
圧のダイオード整流゛電圧以下にできるPWM変換器の
制御装置を提供することにある。
と実際値の電圧偏差信号の極性によって交流電源電圧を
検出して得た交流電源電圧信号を遅れ側めるいは進み側
に移相し、この移相され九交流電源電圧信号と電圧偏差
信号を掛算して電流指令信号を得、電流指令信号によっ
てPWM変換器の点弧制御を行うことによって交流入力
電流の位相を交流電源電圧に対し遅れ位相となるように
制御するようにしたことにある。
検出して得た交流電源電圧信号を遅れ側めるいは進み側
に移相し、この移相され九交流電源電圧信号と電圧偏差
信号を掛算して電流指令信号を得、電流指令信号によっ
てPWM変換器の点弧制御を行うことによって交流入力
電流の位相を交流電源電圧に対し遅れ位相となるように
制御するようにしたことにある。
第1図に本発明の一実施例を示す。
第1図において、:PWM変換器lはリアクトルLを介
して交流電源ACに接続される。PWM変換器1は第2
図に示すように、ゲートクーンオ7サイリスタGTOを
グレーツ結線し、各’G T Oに帰還ダイオードFD
が逆並列接続される構成とな−)fl、n6. PWM
&!i 1 (DWRttJ3jE9m−f−I’AV
CB 、 ・、。
して交流電源ACに接続される。PWM変換器1は第2
図に示すように、ゲートクーンオ7サイリスタGTOを
グレーツ結線し、各’G T Oに帰還ダイオードFD
が逆並列接続される構成とな−)fl、n6. PWM
&!i 1 (DWRttJ3jE9m−f−I’AV
CB 、 ・、。
負荷11と平滑コンデンサCが接続される。コンデンサ
Cの両端電圧(PWM変換器1の直流出力電圧)は電圧
検出器1zで検出される。変換器1の直流出力電圧の大
きさを設定する電圧設定回路2の設定fliVsと電圧
検出器12で検出した実際値Voは電圧比較器3に図示
の極性で加えられる。
Cの両端電圧(PWM変換器1の直流出力電圧)は電圧
検出器1zで検出される。変換器1の直流出力電圧の大
きさを設定する電圧設定回路2の設定fliVsと電圧
検出器12で検出した実際値Voは電圧比較器3に図示
の極性で加えられる。
電圧比較器3の電圧偏差信号Δ■は極性判別回路6と電
流指令回路7に与えられる。交流電源ACの交流電源電
圧Eは変圧器4で検出され、移相器5に加えられる。移
相器5は交流電源′電圧Eを極性判別回路6の極性信号
Byの極性によって一定角度だけ移相した移相交流電源
電圧信号8yhを電流指令回路7に与える。電流指令回
路7は移相交流電源電圧信号Sjと電圧偏差信号ΔVを
掛算した電流指令信号IP(変換器1の交流入力電流の
瞬時値指令)を比較器9に図示の極性で与える。
流指令回路7に与えられる。交流電源ACの交流電源電
圧Eは変圧器4で検出され、移相器5に加えられる。移
相器5は交流電源′電圧Eを極性判別回路6の極性信号
Byの極性によって一定角度だけ移相した移相交流電源
電圧信号8yhを電流指令回路7に与える。電流指令回
路7は移相交流電源電圧信号Sjと電圧偏差信号ΔVを
掛算した電流指令信号IP(変換器1の交流入力電流の
瞬時値指令)を比較器9に図示の極性で与える。
変換器lの交流入力電流■は変流器8で検出される。比
較器9はヒステリシス特性を有する本ので、電流指令信
号Ipと検出直重の偏差によってPWM信号を発生しゲ
ート回路10に加える。
較器9はヒステリシス特性を有する本ので、電流指令信
号Ipと検出直重の偏差によってPWM信号を発生しゲ
ート回路10に加える。
なお、第1図はl相分のみを示しておシ、7〜10は他
の2相分必要であるが図示を省略している。
の2相分必要であるが図示を省略している。
次に、第1図の動作を説明する前に本発明の理解を、容
易にするためPWM変換器の変換動作の原理を説明する
。
易にするためPWM変換器の変換動作の原理を説明する
。
第4図は交流電源ACと変換器1とを簡略化して示し友
もので、Eは交流電源電圧、■は変換器1の交流入力電
圧および工は交流入力電流を示す。
もので、Eは交流電源電圧、■は変換器1の交流入力電
圧および工は交流入力電流を示す。
第5図は電圧E、Vと電流工の関係を示すベクトル図で
、同図(a)は順変換動作の場合を示し、同図Φ)は逆
変換動作の場合を示す。
、同図(a)は順変換動作の場合を示し、同図Φ)は逆
変換動作の場合を示す。
第4図から理解できるよう交流入力電圧Vの大きさと位
相を電圧Eを基準にして変化させるとりアクドルXに印
力6される電圧が変化する。その結果、交流入力電圧工
の大きさと位相ψが調節される。第4図は変換器lが力
率1.0の運転を行う場合を示している。図示のように
電流iが電源電圧Eに同位相(または逆位相)となるよ
う制御することによシ、電源力率1.0の運転が行える
。しかし、その際、入力電圧Vの大きさはりアクドルの
電圧降下XIによって電源電圧Eよシ大きくなる。
相を電圧Eを基準にして変化させるとりアクドルXに印
力6される電圧が変化する。その結果、交流入力電圧工
の大きさと位相ψが調節される。第4図は変換器lが力
率1.0の運転を行う場合を示している。図示のように
電流iが電源電圧Eに同位相(または逆位相)となるよ
う制御することによシ、電源力率1.0の運転が行える
。しかし、その際、入力電圧Vの大きさはりアクドルの
電圧降下XIによって電源電圧Eよシ大きくなる。
一方、PWM変換器lは正側と負側のGTOが交互に導
通するものであシ、変換器lの交流入力端には直流電圧
の正側、負側電圧が交互に現われる。正負の比率はPW
M信号に基づき連続的に変化するので、交流入力電圧■
の基本波は正弦波状に制御される。このように、交流入
力電圧Vは直流電圧をパルス幅制御して得られるもので
あるため、入力電圧■の基本波の最大値は直流電圧によ
シ制限される。換言すると、直流電圧が不足の場合は前
述したPWM信号に基づく動作を行えず入力電圧Vを所
定直に制御することができなくなる。
通するものであシ、変換器lの交流入力端には直流電圧
の正側、負側電圧が交互に現われる。正負の比率はPW
M信号に基づき連続的に変化するので、交流入力電圧■
の基本波は正弦波状に制御される。このように、交流入
力電圧Vは直流電圧をパルス幅制御して得られるもので
あるため、入力電圧■の基本波の最大値は直流電圧によ
シ制限される。換言すると、直流電圧が不足の場合は前
述したPWM信号に基づく動作を行えず入力電圧Vを所
定直に制御することができなくなる。
そして、電源力率1.0の運転においては入力電圧Vが
電流■の大きさに比例して上昇することから、直流電圧
はそれを見込んで高く設定する必要がある。
電流■の大きさに比例して上昇することから、直流電圧
はそれを見込んで高く設定する必要がある。
第6図は本発明の原理を示すベクトル図で、(a)は順
変換動作、(b)は逆変換動作の場合である。
変換動作、(b)は逆変換動作の場合である。
第6図から明らかなように、順変換動作の場合は電流工
を電圧Eに対して0くψ〈90’ の範囲で遅れ位相に
することによシ、また、逆変換動作の場合は90° 〈
ψ(180’ の範囲で遅れ位相に制御することによシ
交流入力電圧Vの大きさはリアクトルLの電圧降下XI
によって交流電源電圧Eよシ低下する。し友がって、直
流電圧を電源電圧Eのダイオード整流電圧よシ小さくす
ることができる。
を電圧Eに対して0くψ〈90’ の範囲で遅れ位相に
することによシ、また、逆変換動作の場合は90° 〈
ψ(180’ の範囲で遅れ位相に制御することによシ
交流入力電圧Vの大きさはリアクトルLの電圧降下XI
によって交流電源電圧Eよシ低下する。し友がって、直
流電圧を電源電圧Eのダイオード整流電圧よシ小さくす
ることができる。
以上が本発明の原理であシ、この原理を実現する友めの
第1図に示す実施例の動作を説明する。
第1図に示す実施例の動作を説明する。
さて、電圧設定回路2の設定値v8と電圧検出器12で
検出した実際値■。は電圧比較器3で比較される。電圧
比較器3の電圧偏差信号ΔVは極性判別回路6と電流指
令回路7に与えられる。
検出した実際値■。は電圧比較器3で比較される。電圧
比較器3の電圧偏差信号ΔVは極性判別回路6と電流指
令回路7に与えられる。
差
PWM変換器1は電圧側信号ΔVが正極性のときΔ
順変換動作を行い、負極性のとき逆変換動作を行う。極
性判別回路6は電圧偏差信号ΔV、の極性を判別し極性
信号Byを移相器5に与える。移相器5は極性信号8p
に応じて変圧器4で検出し次交流電源電圧Eを一定角度
だけ移相した移相正弦波おっ8、□カす6.8体的に1
つ、よオす。。 ・□;く電圧偏差信号ΔV
が正極性のときは一定角度ψだけ遅らせ、負極性のとき
は一定角度ψだけ進み位相にする。角度ψは0@〈ψ〈
90℃範囲に選定される。電流指令回路7は移相正弦波
信号S1と電圧偏差信号ΔVとを掛算し電流指令信号I
tを発生する。電流指令信号Itと変流器8で検出した
交流入力電流工を比較器9で比較し、比較器9からPW
M信号が得られる。PWM変換器1を比較器9のPWM
信号に基づき点弧制御することによシ交流入力電流■の
大きさと位相を電流指令信号IPと一致するように制御
される。
性判別回路6は電圧偏差信号ΔV、の極性を判別し極性
信号Byを移相器5に与える。移相器5は極性信号8p
に応じて変圧器4で検出し次交流電源電圧Eを一定角度
だけ移相した移相正弦波おっ8、□カす6.8体的に1
つ、よオす。。 ・□;く電圧偏差信号ΔV
が正極性のときは一定角度ψだけ遅らせ、負極性のとき
は一定角度ψだけ進み位相にする。角度ψは0@〈ψ〈
90℃範囲に選定される。電流指令回路7は移相正弦波
信号S1と電圧偏差信号ΔVとを掛算し電流指令信号I
tを発生する。電流指令信号Itと変流器8で検出した
交流入力電流工を比較器9で比較し、比較器9からPW
M信号が得られる。PWM変換器1を比較器9のPWM
信号に基づき点弧制御することによシ交流入力電流■の
大きさと位相を電流指令信号IPと一致するように制御
される。
このようにしてPWM変換変換器側御を行うのであるが
、交流入力電流Iは電流指令信号Ipに比例するようそ
の瞬時籠が制御される。したがって、変換器lが順変換
動作を行っているときは第6図(場のように交流入力電
流工は交流電源電圧Eに対し角度ψだけ遅れ位相に制御
される。また、逆変換動作の場合、移相器5は移相正弦
波信号Slを交流電源電圧Eに対し角度ψだけ進み位相
にする。しかし、電圧偏差信号Δ■が負極性のため、電
流指令信号Ipは移相正弦波信号Sgと逆位相になる。
、交流入力電流Iは電流指令信号Ipに比例するようそ
の瞬時籠が制御される。したがって、変換器lが順変換
動作を行っているときは第6図(場のように交流入力電
流工は交流電源電圧Eに対し角度ψだけ遅れ位相に制御
される。また、逆変換動作の場合、移相器5は移相正弦
波信号Slを交流電源電圧Eに対し角度ψだけ進み位相
にする。しかし、電圧偏差信号Δ■が負極性のため、電
流指令信号Ipは移相正弦波信号Sgと逆位相になる。
逆変換動作の場合は第6図(b)に示す如く交流入力電
流工は交流電源電圧に対しくπ−ψ)だけ遅れ位相にな
る。その結果、PWM変換変換器側変換動作および逆変
換動作のいずれの場合にも交流入力電圧Vの大きさを交
流電源電圧Eのダイオード整流電圧よシ小さくできる。
流工は交流電源電圧に対しくπ−ψ)だけ遅れ位相にな
る。その結果、PWM変換変換器側変換動作および逆変
換動作のいずれの場合にも交流入力電圧Vの大きさを交
流電源電圧Eのダイオード整流電圧よシ小さくできる。
結局、PWM変換器1の直流側電圧を交流電源電圧Eの
ダイオード整流電圧よシ小さくできる。
ダイオード整流電圧よシ小さくできる。
以上のように、PWM変換器の交流入力電圧を交流電源
電圧のダイオード整流電圧よシ小さくできるので変換器
の直流出力電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧を
小さくすることが可能となる。その結果、変換器の直流
出力電圧を負荷の要求する電圧に設定することができる
。
電圧のダイオード整流電圧よシ小さくできるので変換器
の直流出力電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧を
小さくすることが可能となる。その結果、変換器の直流
出力電圧を負荷の要求する電圧に設定することができる
。
また、第1図の実施例において、移相器5は一定角度だ
け移相するだけであp、−次遅れ回路でよく簡単な構成
で行える。
け移相するだけであp、−次遅れ回路でよく簡単な構成
で行える。
第7図に本発明の他の実施例を示す。
第7図は交流人力゛電圧Vが交流入力電圧工の大きさに
拘らず常に一定に保つようにしたものである。
拘らず常に一定に保つようにしたものである。
第7図において第1図を異なるところは電圧比較器3の
電圧偏差信号ΔVを移相器15に直接加えるようにした
ことである。
電圧偏差信号ΔVを移相器15に直接加えるようにした
ことである。
移相器15は第9図のように、電圧偏差信号ΔVの大き
さに比例して移相角ψを変化させる移相特性のものであ
る。
さに比例して移相角ψを変化させる移相特性のものであ
る。
交流入力電圧Vが交流入力電圧工の大きさに関係なく一
定にするためには第8図のベクトル図から明らかなよう
に次式に従い移相角ψを変えることにより行える。
定にするためには第8図のベクトル図から明らかなよう
に次式に従い移相角ψを変えることにより行える。
(1)式においてリアクトルLのリアクタンス値Xおよ
び交流電源電圧Eは一定でオシ、移相角ψは5in−’
Iで決定される。電流工の大きさは電圧偏差信号ΔVに
よって制御される。したがって、移相器15に電圧偏差
信号Δ■を与え第9図に示すような関係で移相角9を連
続的に変化させることによシミ圧Vの大きさは第8図の
点線で示す軌跡上を変化するようになυ、常に一定にで
きる。
び交流電源電圧Eは一定でオシ、移相角ψは5in−’
Iで決定される。電流工の大きさは電圧偏差信号ΔVに
よって制御される。したがって、移相器15に電圧偏差
信号Δ■を与え第9図に示すような関係で移相角9を連
続的に変化させることによシミ圧Vの大きさは第8図の
点線で示す軌跡上を変化するようになυ、常に一定にで
きる。
第7図の実施例においても交流入力電圧を小さくできる
と共に、軽負荷時には第1図の場合よシも移相角ψを小
さくすることが可能であシカ率の良い運転を行える。
と共に、軽負荷時には第1図の場合よシも移相角ψを小
さくすることが可能であシカ率の良い運転を行える。
以上説明したように本発明によれば、PwM変換器の直
流側電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧よシも小
さくすることが可能となる。その結果として、負荷に印
加する直流電圧の大きさを負荷の耐圧に石じて任意に設
定できる。
流側電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧よシも小
さくすることが可能となる。その結果として、負荷に印
加する直流電圧の大きさを負荷の耐圧に石じて任意に設
定できる。
なお、上述の実施例は電流指令信号と交流入力電流を比
較した電流偏差でPWM信号を得ているが、電流指令信
号と三角波の搬送波をPWM信号を得るものであっても
同様にして行えるのは勿論である。
較した電流偏差でPWM信号を得ているが、電流指令信
号と三角波の搬送波をPWM信号を得るものであっても
同様にして行えるのは勿論である。
ま几、PWM変換器は・トランジスタとダイオードで構
成されるものでもよいことは明らかなことである。
成されるものでもよいことは明らかなことである。
図面の簡単な説明
1第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図はPWM変換器の詳細回路、第3図は第1図の移相器
の特性図、第4図は本発明の詳細な説明するための簡略
構成図、第5図、第6図は本発明の詳細な説明するため
のベクトル図、第7図は本発明の他の実施例を示す構成
図、第8図は第7図の動作を説明するためのベクトル図
、第9図は第7図の移相器の特性図である。
1第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図はPWM変換器の詳細回路、第3図は第1図の移相器
の特性図、第4図は本発明の詳細な説明するための簡略
構成図、第5図、第6図は本発明の詳細な説明するため
のベクトル図、第7図は本発明の他の実施例を示す構成
図、第8図は第7図の動作を説明するためのベクトル図
、第9図は第7図の移相器の特性図である。
1−PWM変換器、2・・・電圧設定回路、3・・・電
圧比較器、5・・・移相器、6・・・極性判別回路、7
・・・電流指令回路。
圧比較器、5・・・移相器、6・・・極性判別回路、7
・・・電流指令回路。
代理人 弁理士 高橋明夫
(
第5図
第6図
(す
(b)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、交流電源電圧を直流電圧に変換するPWM変換器と
、該PWM変換器の直流出力端子間に接続されるコンデ
ンサと、前記直流電圧の設定値と実際値を比較し電圧偏
差信号を出力する電圧比較器と、前記交流電源電圧を検
出する電圧検出器と、該電圧検出器で検出し几交流電源
電圧信号を前記電圧偏差信号の極性に応じて進み側ある
いは遅れ側に移相する移相器と、該移相器で移相された
交流電源電圧信号と前記電圧偏差信号を掛算し電流指令
信号を出力する電流指令回路と、前記電流指令信号に応
じて前記PWM変換器の点弧制御を行う点弧制御回路と
を具備し、前記PWM変換器の交流入力電流の位相は交
流電源電圧に対し遅れ位相に制御されることを特徴とす
るPWM変換器の制御装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記移相器は交流
電源電圧信号を一定角度だけ移相することを特徴とする
PWM変換器の制御装置。 3、特許請求の範囲第1項において、前記移相器は交流
電源電圧信号の移相角度を電圧偏差信号の大きさに厄じ
て変化させることを%徽とするPWM変換器の制御装置
。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57105747A JPS58222782A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | Pwm変換器の制御装置 |
PCT/JP1983/000197 WO1984000086A1 (fr) | 1982-06-18 | 1983-06-17 | Source d'energie |
US06/582,569 US4625272A (en) | 1982-06-18 | 1983-06-17 | Converter control apparatus and method |
DE19833390044 DE3390044T1 (de) | 1982-06-18 | 1983-06-17 | Leistungs-Zuführvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57105747A JPS58222782A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | Pwm変換器の制御装置 |
Publications (2)
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